脫鹽系統和方法技術方案

本發明專利技術涉及一種脫鹽系統及方法。該脫鹽系統包括二氧化硅移除裝置。該二氧化硅移除裝置包括第一和第二電極、復數片可成對的離子交換膜及復數個隔網裝置。復數片可成對的離子交換膜設置在所述第一和第二電極間并形成復數個交替設置的第一和第二通道。復數個隔網裝置設置在相鄰的每兩片離子交換膜之間及第一和第二電極與各自相鄰的離子交換膜之間。其中，每一對離子交換膜中的第一元件均為陰離子交換膜，每一對離子交換膜中與其第一元件成對的第二元件可為陰離子交換膜、單價選擇性陽離子交換膜和雙極性離子交換膜中之一，其中第一元件和第二元件在所述復數片可成對的離子交換膜中交替設置。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于水回收(Water Recovery)的脫鹽(Desalination)系統和方法，尤其涉及一種利用離子交換膜(Ion Exchange Membranes)來移除流體中的二氧化娃 (Silica)以進行水回收的。
技術介紹
在工業領域中，大量的廢水，如含鹽的水溶液被生產出來。通常,這樣的廢水并不適合直接在家庭或工業中使用。鑒于可使用的水資源的有限性，從流體，如廢水、苦咸水、海水或其他含鹽溶液中回收合格的可使用的水就顯得尤為重要。二氧化硅是自然水體中含有的一種常見物質。由于在通常條件下，其在水中的溶解度較低，因而許多工業過程用水，例如鍋爐進水、循環冷卻塔補水等都對水中含有的二氧化硅含量的上限有一定要求，以避免對用水裝置造成結垢等不利影響。因此，在許多情況下需要對水中的二氧化硅進行一定程度的移除，以滿足特定的用途要求。已經有多種嘗試來從含有二氧化硅的廢水或其他水源中移除二氧化硅。比如， 含有二氧化硅的流體被輸入進脫鹽裝置，如在較高的pH值條件下操作的反滲透(Reverse Osmosis)膜裝置來進行二氧化硅的移除。其間，由于流體具有較高的pH值可促進其內含有的二氧化硅離子化，因此，該流體的PH值被提高來促使二氧化硅的移除。然而，在現有應用中，此種二氧化硅的移除方式需要復雜而嚴格的預處理程序且效率較低，導致成本增加，因而在一些情況下喪失經濟性。此外，有時也會由于預處理系統不可預見的波動導致流體中含有的難溶或部分可溶鹽，如硫酸鈣或碳酸鈣等在脫鹽裝置中結垢或沉積。這對于二氧化硅的移除及脫鹽裝置本身來說都是不利的。所以，需要提供一種新的進行二氧化硅移除的。
技術實現思路
本專利技術的一個實施例提供了一種脫鹽系統。該脫鹽系統包括可接收第一輸入流體來移除該流體內二氧化硅的二氧化硅移除裝置。該二氧化硅移除裝置包括第一和第二電極、復數片可成對的離子交換膜及復數個隔網裝置。復數片可成對的離子交換膜設置在所述第一和第二電極間并形成復數個交替設置的第一和第二通道。復數個隔網裝置設置在相鄰的每一對離子交換膜之間及第一和第二電極與相鄰的離子交換膜之間。其中，每一對離子交換膜中的第一元件均為陰離子交換膜，每一對離子交換膜中與其第一元件成對的第二元件可為陰離子交換膜、單價選擇性陽離子交換膜和雙極性離子交換膜中之一，其中第一元件和第二元件在所述復數片可成對的離子交換膜中交替設置。本專利技術另一個實施例提供了一種脫鹽系統。該脫鹽系統包括二氧化硅移除裝置。 該二氧化硅移除裝置包括第一和第二電極、復數片可成對的陰離子交換膜及復數個隔網裝置。復數片可成對的陰離子交換膜設置在所述第一和第二電極間并形成復數個交替設置的第一和第二通道。復數個隔網裝置設置在相鄰的每一對陰離子交換膜之間及第一和第二電極與相鄰的陰離子交換膜之間。本專利技術的實施例進一步提供了一種用于從流體中移除二氧化硅的方法。該方法包括輸入第一輸入流體到由二氧化硅移除裝置中成對的離子交換膜形成的第一通道中進行二氧化硅移除；輸入第二輸入流體到由所述二氧化硅移除裝置中所述成對的離子交換膜形成的第二通道中以把從所述第一輸入流體中移除的二氧化硅帶出所述二氧化硅移除裝置。 其中，每一對離子交換膜中的第一元件均為陰離子交換膜，每一對離子交換膜中與其第一元件成對的第二元件可為陰離子交換膜、單價選擇性陽離子交換膜和雙極性離子交換膜中之一，其中第一元件和第二元件在所述復數片可成對的離子交換膜中交替設置。附圖說明通過結合附圖對于本專利技術的實施例進行描述，可以更好地理解本專利技術，在附圖中圖1為本專利技術脫鹽系統的一個實施例的示意圖2到圖4為本專利技術脫鹽裝置的多個實施例的示意圖5為本專利技術脫鹽系統的另一個實施例的示意圖；及圖6為本專利技術脫鹽裝置的二氧化硅移除率的一個實施例的實驗圖表。具體實施方式圖1所示為本專利技術脫鹽系統10的一個實施例的示意圖。在本實施例中，脫鹽系統 10包括脫鹽裝置11。該脫鹽裝置11可用來接收來自于第一流體源(未圖示)且含有多種物質及其他雜質的第一輸入流體12以對其進行脫鹽處理。另外，在對第一流體12進行處理中或處理后，該脫鹽裝置11可接收來自于第二流體源(未圖示)的第二輸入流體13，從而把從第一輸入流體12中移除的帶電物質移除出脫鹽裝置11。這樣，由于脫鹽裝置11的脫鹽作用，與第一輸入流體12相比較，來自于該脫鹽裝置11的第一輸出流體(產品流體)14就含有較低濃度的帶電離子。與第二輸入流體13相比較，來自于該脫鹽裝置11的第二輸出流體(濃縮流體)15就含有較高濃度的帶電離子。 在非限定示例中，第一輸入流體12中包含的物質及其他雜質可包括帶電離子，比如鎂離子 (Mg2+)、鈣離子(Ca2+)、二氧化硅(Silica)、鈉離子(Na+)、氯離子(Cl_)和其他離子。在一個非限定示例中，第一輸入流體12中的帶電離子可至少包括一部分目標物質，如離子化的二氧化硅，這樣，脫鹽裝置11就可作為二氧化硅移除裝置使用。在一些示例中，第一輸出流體14也可被再次輸入進脫鹽裝置11中或其他脫鹽裝置，如倒極電滲析(Electrodialysis Reversal)裝置中進行進一步的脫鹽處理。二氧化硅常以難電離或部分電離的形式存在于第一輸入流體12中。通常，增加第一輸入流體12的pH值可提高二氧化硅在該第一輸入流體12內的離子化以便于在電場作用下對二氧化硅進行移除。這樣，如圖1所示，脫鹽系統10進一步包括與脫鹽裝置11流體相通的pH調整單元16來對第一輸入流體12的pH值進行調節從而來提高該第一流體12中二氧化硅的離子化程度。在一些示例中，pH調整單元16可用來調整第一輸入流體12的pH值大于7，比如在從 8到11的范圍內。在其他示例中，第一輸入流體12的pH值可被調整到處于9. 5到11的范圍內。在對二氧化硅離子化后，第一輸入流體12中的二氧化硅的至少一部分可以 HSi03_及/或Si032_或其他離子形式存在。為了便于說明，在本專利技術實施例中，以HSi03_為例進行說明。在一些示例中，pH調整單元16可包括pH調整源，其可輸入添加劑到第一輸入流體12中以調整其pH值。在非限定示例中，pH調整單元16可輸入堿性添加劑到第一輸入流體12中。堿性添加劑可包括但不限于氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化銨。在一些應用中， 該堿性添加劑可自動或手動的被輸入進第一輸入流體12中。在一定的應用中，pH調整單元16也可不設置，第一輸入流體12的pH值可預先調整好。圖2所示為本專利技術脫鹽裝置11的一個實施例的示意圖。如圖2所示，脫鹽裝置11 包括第一電極17、第二電極18、復數片可成對的離子交換膜19，20，21，22及復數個隔網裝置(Spacer)23。在本實施例中，第一和第二電極17，18分別與電源(未圖示)的正負極相連從而可分別作為正極和負極。在其他實施例中，第一和第二電極17，18的極性也可進行改變。在一些實施例中，第一和第二電極17，18可由片狀、網狀或其它形狀的金屬材料， 如鈦或涂敷有鉬等貴金屬的鈦等組成。在另一些實施例中，第一和第二電極17，18可包括其他可導熱或不導熱的導電材料，且其可包括具有較小尺寸和較大的表面積的顆粒。在一些示例中，導電材料可包括一種或多種碳材料。在非限定示例中，碳材料可包括活性碳顆粒(Activat本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種脫鹽系統，包括：可接收第一輸入流體來移除該流體內二氧化硅的二氧化硅移除裝置，包括：第一和第二電極；復數片可成對的離子交換膜，其設置在所述第一和第二電極間并形成復數個交替設置的第一和第二通道；復數個隔網裝置，其設置在相鄰的每兩片離子交換膜之間及第一和第二電極與各自相鄰的離子交換膜之間；及其中，每一對離子交換膜中的第一元件均為陰離子交換膜，每一對離子交換膜中與其第一元件成對的第二元件可為陰離子交換膜、單價選擇性陽離子交換膜和雙極性離子交換膜中之一，其中第一元件和第二元件在所述復數片可成對的離子交換膜中交替設置。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊日華，張呈乾，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：